导致完全可再生、清洁能源吗?

来自都柏林三一学院的科学家们的食谱,将使未来的生产完全可再生,清洁能源的水只会浪费的产品。

用他们的专业知识在化学、理论物理和人工智能,真正的团队正在微调配方相信看似不可能总有一天会现实。

最初的工作在这一领域,不到两年前,报道了承诺。这一承诺已被大幅放大激动人心的工作发表在权威期刊细胞物理科学报告。

一首歌——理论、能量和问题

减少人类的二氧化碳(CO2)排放可以说是二十一世纪文明面临的最大挑战——特别是考虑到全球人口增长和加剧的能源需求。

一盏希望的明灯,我们可以使用可再生电力分解水(H2O)生产绿色能源氢气(H2),然后被存储,用于燃料电池。这是一个特别有趣的前景情况风能和太阳能能源发电分解水,因为这将使我们能够储存能量时使用这些可再生能源并不可用。

然而,关键问题是水是非常稳定的,需要大量的能量来分解;没有必要使用更多的能量比你回来这样的努力。特别主要障碍清除这是“超电势”与氧气的生产,即瓶颈反应分解水产生氢气。

虽然某些元素有效地分解水,如钌、铱、这些是非常昂贵和稀缺全球商业化。其他便宜的选项会的效率和/或他们的鲁棒性。事实上,目前,没有人发现催化剂具有成本效益和健壮的重大时间的。

那么,如何解决这样的谜语?停止你之前想象实验服、眼镜、烧杯和有趣的气味;这项工作是完全通过电脑完成的。

通过结合化学家和理论物理学家、三位一体幕后团队的最新突破结合化学智慧和非常强大的电脑找到催化的“圣杯”之一。

研究小组发现了什么呢?

:两年前,研究团队发现科学一直低估了活动的一些更多的活性催化剂,因此,可怕的“超电势”障碍似乎更容易清楚。此外,在炼油长期被认可的理论模型用于预测水分解催化剂的效率,他们使它更容易寻找难以捉摸的“绿色子弹”催化剂。

现在:他们后续的搜索,使用一个自动组合方法和先进的量子化学模型,发现9个地球上充足的金属和配体的组合(胶在一起生成催化剂)作为试验研究非常有希望的线索。

三种金属(铬、锰、铁)脱颖而出的团队是特别有价值的。成千上万的催化剂基于这些关键组件现在可以放置在一个大熔炉,评估他们的能力继续寻找神奇的组合。

马克斯•Garcia-Melchor化学助理教授阿瑟三位一体,是具有里程碑意义的研究的资深作者。他说:

“两年前,我们的工作使催化剂的寻找圣杯似乎更易于管理。现在,我们采取了另一个重大飞跃,显著缩小搜索区域,加快我们搜索的方式。

“直到最近,我们正在寻找一个小针在一个巨大的干草堆。减少干草堆的大小后,我们已经抢占大量的剩余的干草。把一种规模,两年前我们有17个催化剂的筛选。现在我们有筛选444年,相信不久我们有一个数据库有80000“screenable”催化剂。

“我们如何可持续地生活吗?这可以说是21世纪面临的最大和最紧迫的问题的社会。我相信所有学科的研究人员可以帮助回答这个问题,我们感受到一种特别的力量我们的追求是我们正在采取多学科的方法。”

迈克尔•克雷格博士生在三一,期刊论文的第一作者。他补充道:

“似乎希望科学可以为世界提供完全的可再生能源,和最近的工作提供了一个理论基础优化可持续的方式来存储能量和超越,通过精确定位特定的金属,提供最大的承诺。

“很多研究都集中在有效但昂贵的金属作为可能的候选人,尽管这些是太罕见的重担对社会需要存储足够的氢。我们的重点是寻找一个长期的、可行的选择。我们希望我们能。”

参考:克雷格•乔丹Garcia-Melchor m .大规模筛选和理性设计驱动发现氧化催化分子水。C魔法代表物理科学。2021:100492。doi:10.1016 / j.xcrp.2021.100492

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。